线路参数计算时的架空地线模拟1
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2.2电力线路的参数及数学模型电力线路分为架空线路和电缆线路。
由于架空线路比电缆线路建造费用低,施工期短,维护方便,因此架空线路应用更为广泛。
2.2.1 电力线路的基本结构1.架空线路架空线路主要由导线、避雷线(又称架空地线)、杆塔、绝缘子串和金具等部分组成,如图(2-11)所示。
导线用来传导电流,输送电能。
避雷线用来将雷电流引入大地,保护线路免遭直击雷的破坏。
杆塔用来支撑导线和避雷线,并使导线和导线之间、导线与接地体之间保持必要的安全距离。
绝缘子用来使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态,它应能承受最高运行电压和各种过电压而不致被击穿或闪络。
金具是用来固定、悬挂、连接和保护架空各主要元件的金属器件的总称。
图2-11架空线路2.电缆线路电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹,敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线路。
由于其造价高,故障后检测故障点位置和维修较麻烦等缺点,因而使用范围远不如架空线路。
但电缆线路具有占地面积少,供电可靠,极少受外力破坏,对人身也较安全,可使城市美观等优点。
因此,在大城市空中走廊的地区,在发电厂和变电所的进出线处,在穿过江河湖海地区以及国防或特殊需要的地区,往往都采用电力电缆线路。
2.2.2电力线路的参数对电力系统进行定量分析及计算时,必须知道其各元件的等值电路和电气参数。
本节主要介绍电力线路的参数及其计算。
电力线路的电气参数是指线路的电阻r、电抗x、电导g和电纳b。
下面就架空线路参数进行讨论(架空线一般采用铝线、钢芯铝线和铜线)。
1. 输电线路的电阻有色金属导线(含铝线、钢芯铝线和铜线)每单位长度的电阻可引用电路课程中导体的电阻与长度、导体电阻率成正比,与横截面积成反比的原理计算:(2-26)式中,r为导线单位长度电阻,;为导线材料的电阻率,;S为导线截面积,mm2。
在电力系统计算中,导线材料的电阻率采用下列数值:铜为18.8,铝为31.5。
它们略大于这些材料的直流电阻率,其原因是:①通过导线的三相工频交流电流,而由于集肤效应和邻近效应,使导线内电流分布不均匀,截面积得不到充分利用等原因,交流电阻比直流电阻大;②由于多股绞线的扭绞,导线实际长度比导线长度长2%~3%;③在制造中,导线的实际截面积比标称截面积略小。
架空输电线路的导地线设计分析架空输电线路是电力系统中常见的一种输电方式,其导地线的设计对输电线路的安全稳定运行起着重要的作用。
本文将对架空输电线路的导地线设计进行分析,并讨论设计中需要考虑的因素。
我们将介绍导地线的基本概念和功能,并对其设计的目标进行说明。
然后,我们将分析导地线的设计原则和方法,并结合实际案例进行讨论。
我们将总结出导地线设计中需要重点考虑的问题和解决方法。
希望通过本文的介绍和分析,读者能够对架空输电线路的导地线设计有更深入的了解。
一、导地线的概念和功能导地线是一种接地设施,通常由金属或合金制成,用于连接输电线路的支持塔和接地系统,起到导电和接地的作用。
在架空输电线路中,导地线的主要功能包括:1. 接地保护:导地线通过与支撑塔和接地系统连接,形成一个良好的接地导体,用于保护输电线路和设备,防止雷击和感应电压对系统造成损害。
2. 支撑和稳定:导地线可以增加输电线路的结构稳定性,减小风载和冰载对输电线路的影响,保证线路的正常运行。
3. 继电保护:导地线在输电线路的继电保护系统中扮演着重要的角色,通过与接地系统连接,实现对系统故障的及时检测和保护。
二、导地线设计的目标在进行导地线设计时,需要考虑以下几点目标:1. 保证系统的安全稳定运行;2. 保证导地线与输电线路的良好接地连接;3. 降低系统的感应电压和雷击风险;4. 优化导地线的结构和材料,降低成本。
三、导地线设计原则和方法在进行导地线设计时,需要遵循以下原则和方法:1. 导地线与输电线路的接地连接应当具有一定的导电性能和机械强度,能够承受系统的各种风荷载和冰荷载。
2. 导地线的选择应当考虑材料的导电性能、耐腐蚀性能和机械性能,常见的导地线材料包括镀锌钢丝、铝合金线、镀锌钢丝铝绞线等。
3. 导地线的敷设应当考虑输电线路的地形和环境条件,保证导地线的牢固性和接地效果。
4. 导地线的电气参数应当满足系统的要求,包括接地电阻、绝缘电阻和接地电流容量等。
架空线路导线及地线的要求对架空线路导线及地线的要求主要有以下方面:材料要求、线间距离要求、弧垂要求、对地及交叉跨越要求、导、地线间的连接要求、导线与地线的配合要求等。
总体要求为:选择具有良好电气性能和机械性能的材料,保证安全可靠的运行参数(限距、弧垂等),采用合理的施工工艺。
一、对导、地线材料的要求:1、对导线材料的要求:导线的功能和工况一一传输电能,通电、承受机械荷载。
对其材料的基本要求为:具有良好的导电性能及足够的机械强度,并具有一定的耐腐蚀、耐高温和可加工性能,且重量轻、性能稳定,耐磨损,价格低廉等。
能满足上述要求的材料主要为铝和钢,前者导电性能好但机械强度较差;后者则导电性能差而机械性能好。
因此目前大多用这两种材料组合制作导线,如钢芯铝绞线等。
2、对地线材料的要求:架空地线的作用:引雷入地,减少雷击线路而跳闸的机会,提高线路的耐雷水平,保证线路安全送电。
架空地线的类别:普通架空地线一不与杆塔绝缘,只起引雷入地的作用;绝缘架空地线一与杆塔绝缘,起引雷入地的作用,还可作载波通讯的通道、地线自身的融冰、检修时电动电源及小功率用户的供电等对普通架空地线材料:只要求有较高的机械性能及良好的耐腐蚀性能,一般采用钢绞线。
对绝缘地线材料:较高的机械性能、良好的耐疲劳性、耐腐蚀性能及良好的导电性。
一般采用钢芯铝绞线、铝镁合金绞线和铝包铜绞线等。
以降低通讯衰减,提高通讯质量。
二、导线的线间距离要求:导线的线间距离主要指导线间的水平距离、垂直距离和水平偏移距离。
确定的依据一一保证足够的电气间隙,确保导线之间及导线与杆塔接地。
导线的线路间距离主要取决于以下情况:1)导线风偏后对杆塔的最小空气间隙应满足规程要求;2)档距中央导线之间不得发生闪络和鞭击现象。
实践证明:对110kV以上的线路:因为其绝缘子串较长,风偏角大,其线间距离一般由第一种情况控制。
对110kV以下的线路:绝缘子串较短,而档距中央弧垂最大,故以第二种情况来限制导线间的距离。
架空线常用计算公式和应用举例前言在基层电力部门从事输电线路专业工作的技术人员,需要掌握导线的基本的计算方法。
这些方法可以从教材或手册中找到。
但是,教材一般从原理开始叙述,用于实际计算的公式夹在大量的文字和推导公式中,手册的计算实例较少,给应用带来一些不便。
本书根据个人在实际工作中的经验,摘取了一些常用公式,并主要应用Excel工作表编制了一些例子,以供相关人员参考。
本书的基本内容主要取材于参考文献,部分取材于网络。
所用参考文献如下:1. GB50545 -2010 《110~750kV架空输电线路设计规程》。
2. GB50061-97 《66kV及以下架空电力线路设计规范》。
3. DL/T5220-2005 《10kV及以下架空配电线路设计技术规程》。
4. 邵天晓著,架空送电线路的电线力学计算,中国电力出版社,2003。
5. 刘增良、杨泽江主编,输配电线路设计, 中国水利水电出版社,2004。
6.李瑞祥编,高压输电线路设计基础,水利电力出版社,1994。
7.电机工程手册编辑委员会,电机工程手册,机械工业出版社,1982。
8.张殿生主编,电力工程高压送电线路设计手册,中国电力出版社,2003。
9.浙西电力技工学校主编,输电线路设计基础,水利电力出版社,1988。
10.建筑电气设计手册编写组,建筑电气设计手册,中国建筑工业出版社,1998。
11.许建安主编,35-110kV输电线路设计,中国水利水电出版社,2003。
由于个人水平所限,书中难免出现错误,请识者不吝指正。
四川安岳供电公司李荣久 2015-9-16目录第一章电力线路的导线和设计气象条件第一节导线和地线的型式和截面的选择一、导线型式二、导线截面选择与校验的方法三、地线的选择第二节架空电力线路的设计气象条件一、设计气象条件的选用二、气象条件的换算第二章导线(地线)张力(应力)弧垂计算第一节导线和地线的机械物理特性与单位荷载一、导线的机械物理特性二、导线的单位荷载第二节导线的最大使用张力和平均运行张力一、导线的最大使用张力二、导线的平均运行张力第三节导线张力弧垂的精确计算一、导线的悬链线解析方程式二、导线的张力、弧垂与线长三、导线的允许档距和允许高差四、导线悬挂点等高时的张力弧垂计算五、架空线的等效张力(平均张力)第四节导线张力弧垂的近似计算一、导线的抛物线解析方程式二、导线的张力、弧垂与线长第五节水平档距和垂直档距一、水平档距和水平荷载二、垂直档距和垂直荷载第六节导线的状态方程式一、孤立档的状态方程式二、连续档的状态方程式和代表档距第七节临界档距一、用斜抛物线状态方程式求临界档二、用临界档距判别控制条件所控制的档距范围第八节导线张力弧垂计算步骤第九节导线应力弧垂分析一、导线和地线的破坏应力与比载二、导线的悬链线公式三、导线应力弧垂的近似计算四、水平档距和垂直档距五、导线的斜抛物线状态方程式六、临界档距第三章特殊情况导线张力弧垂的计算第一节档距中有一个集中荷载时导线张力弧垂的计算一、档距中有一个集中荷载的弧垂和张力二、导线强度及对地或交叉跨越物距离的校验第二节孤立档导线的计算一、耐张绝缘子串的单位荷载二、孤立档导线的张力和弧垂三、孤立档的临界档距第三节导线紧线时的过牵引计算一、紧线施工方法与过牵引长度二、过牵引引起的伸长和变形三、不考虑耐张绝缘子串的导线过牵引计算四、孤立档考虑耐张绝缘子串的导线过牵引计算第四节连续倾斜档的安装计算一、连续倾斜档导线安装时的受力分析二、连续倾斜档观测弧垂的确定三、悬垂线夹安装位置的调整四、地线的安装第五节耐张绝缘子串倒挂的校验第六节悬垂线夹悬垂角的计算第四章导线和地线的防振计算第一节防振锤和阻尼线一、防振锤的安装二、阻尼线的安装第二节分裂导线的防振第五章架空线的不平衡张力计算第一节刚性杆塔固定横担线路不平衡张力的计算一、线路产生不平衡张力时的几种关系二、不均匀覆冰或不同时脱冰时的不平衡张力求解方法三、断线张力求解方法四、导线从悬垂线夹松落时的不平衡张力第二节固定横担线路考虑杆塔挠度时不平衡张力的计算一、线路产生不平衡张力时的几种关系二、不均匀覆冰或不同时脱冰时考虑杆塔挠度的不平衡张力求解方法三、考虑杆塔挠度时的断线张力求解方法第三节转动型横担线路断线张力的计算一、断线张力的求解方程二、断线张力的计算机试凑求解方法第四节相分裂导线不平衡张力的计算一、计算分裂导线的不平衡张力的公式二、计算公式中几个参数的取值与计算三、不平衡张力的求解方法四、用Excel工作表进行计算的方法第五节地线支持力的计算一、电杆的刚度和刚度系数二、电杆的挠度三、地线支持力的计算四、地线支持力的计算机试凑求解方法第六章架空线弧垂观测计算第一节弧垂观测概述一、观测档的选择二、导线初伸长的处理三、弧垂的观测方法四、弧垂的调整与检查五、观测弧垂时应该注意的问题第二节均布荷载下的弧垂的观测参数计算一、用悬链线法求弧垂观测参数二、弧垂观测角的近似计算公式三、用异长法和等长法观测弧垂时a、b与弧垂f的关系第三节观测档内联有耐张绝缘子串时弧垂的观测参数计算一、观测档弧垂的计算公式二、用等长法和异长法观测弧垂三、用角度法观测弧垂架空线常用计算公式和应用举例 安岳供电公司 李荣久第一章 电力线路的导线和设计气象条件第一节 导线和地线的型式和截面的选择一、导线型式常用导线的型号和名称如表1-1-1。
架空输电线路电气参数计算一、提资参数表格式二、线路参数的计算:1.3倍。
导线的直流电阻可在导线产品样本中查到。
当线路的相导线为两分裂导线时,相当于两根导线并联,则其电阻应除以2。
多分裂导线以此类推。
1)单回路单导线的正序电抗:X1=0.0029f lg(d m/r e) Ω/km式中f-频率(Hz);d m-相导线间的几何均距,(m);dm=3√(d ab d bc d ca)d ab d bc d ca -分别为三相导线间的距离,(m);r e-导线的有效半径,(m);r e≈0.779rr-导线的半径,(m)。
2)单回路相分裂导线的正序电抗:X1=0.0029f lg(d m/R e) Ω/km 式中f-频率(Hz);d m-相导线间的几何均距,(m);dm=3√(d ab d bc d ca)d ab d bc d ca -分别为三相导线间的距离,(m);R e-相分裂导线的有效半径,(m);n=2 R e=(r e S)1/2n=4 R e=1.091(r e S3)1/4n=6 R e=1.349(r e S5)1/6S-分裂间距,(m)。
3)双回路线路的正序电抗:X1=0.0029f lg (d m/R e) Ω/km式中f-频率(Hz);d m-相导线间的几何均距,(m); a 。
c′。
dm=12√(d ab d ac d a b′d ac′‵d ba d bc d ba′d bc′d ca d cb d ca′d cb′) b 。
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d ab d bc ……分别为三相双回路导线间的轮换距离,(m); c 。
a′。
R e-相分裂导线的有效半径,(m);R e=6√(r e3 d aa′d bb′d cc′)国内常用导线的线路正序电抗查《电力工程高压送电线路设计手册》第二版 P18~P19查表时注意:1)弄清计算线路有代表性的塔型(用得多的塔型),或有两种塔型时,用加权平均计算出线路的几何均距。
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输电线路架空地线接地方式对线路零序参数的影响分析摘要:输电线路架空地线在逐塔接地方面产生的电能损耗较大,为了避免这一问题而催生出多种节能接地方式,如单点接地等。
通常输电线路零序阻抗的降低会对线路零序方向保护和线路接地距离保护的工作可靠性产生直接影响,这就需要详细分析接地方式对线路零序参数的影响,对架空地线的零序参数进行准确把握,科学设置线路的保护参数,从而实现线路的正常运行。
本文就针对输电线路架空地线接地方式对线路零序参数的影响进行分析和探讨。
关键词:输电线路;架空地线;接地方式;零序参数;影响一、输电线路零序参数计算模型(一)接地方式与零序回路架空地线的接地方式与零序回路主要为:①逐基接地:架空地线在逐基接地过程中,线路的零序电流回路如图1所示,其中三相零序电流为3I0,各相导向流过的零序电流分别为Ia0、Ib0、Ico,而Ig0和Ie0分别是线路和大地返回的零序电流,各支路的零序电流满足公式:3I0=Ie0+Ig0=Iao+Ib0+Ico[1]。
②架空地线2点接地时的线路零序电流如图2所示。
③单点接地:架空地线单点接地时的线路零序电流如图3所示,各支路的零序电路满足公式:3I0=Ie0=Iao+Ib0+Ico。
(二)输电线路与零序阻抗计算的模型对于输电线路模型而言,其是以220kV单回线路为基础,选用ATP-EMTP软件π模型,其中线路的长度和档距分别为15km和300m,导线的型号为2×LGI-300/40,40cm是其分裂间距;杆塔选用ZB型式,接地电阻为15Ω,线路运行电流为600A。
零序阻抗计算模型的构建是以不同接地方式为依据,涉及单点接地、逐基接地、3点接地、2点接地等,将变电站接地电阻接入到三相导线末端短接,而首端并联接零序电压U0=1000∠90°V,通过计算得出三相零序电流3I0。
(三)地线绝缘子动作计算模型线路出现单相接地故障时,需要对沿线地线绝缘子的运动情况进行计算,其中地线绝缘子的保护间隙距离可取20mm,对严重情况进行考虑时,取湿工频放电电压13kV,杆塔接地电阻和两端变电站接地电阻分别为15Ω和0.5Ω。
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线路参数计算时的架空地线模拟曹祥麟(广东省电力设计研究院)摘要:线路参数对电力系统的仿真计算是至关重要的。
目前被广泛使用的电磁暂态计算程序EMTP (Electro-Magnetic Transient Program) 提供了计算线路参数的功能。
本文探讨了在利用EMTP计算线路参数时如何模拟具有特殊构造的架空地线,提出了以股线为单元的模拟方法,并在此基础上,提出了考虑交流电阻修正的使用几何平均半径的实用方法。
本文的研究结果也可在计算线路参数时用于对具有特殊构造的相导线的模拟。
本文还探讨了架空地线接地方式对线路参数及对稳态和暂态计算结果的影响,分析了架空地线绝缘间隙在稳态和暂态时的状态,指出了架空地线分段接地时当作逐塔接地的可行性和必要性。
关键词:线路参数计算;架空地线;EMTP;架空地线模拟;架空地线构造;股线模拟;几何平均半径;交流电阻;架空地线接地方式;稳态计算;暂态计算;继电保护整定1 引言在研究电力系统的稳态和暂态问题(例如潮流计算、故障计算、稳定计算和过电压计算等)时,线路参数都是必不可少的。
线路建成后可以用测量的方法获得线路的参数,但在规划设计阶段必须通过计算方法求取线路参数。
在计算潮流和短路电流时只需要工频序参数,可以用简单的公式算出,或者直接从设计手册上查取。
但对于暂态计算仅用简单公式计算就不够了。
目前在国际上被广泛使用的电磁暂态计算程序EMTP(Electro-Magnetic Transient Program)提供了计算架空输电线路和电缆输电线路参数的支持程序“LINE CONSTANTS”和“CABLE CONSTANTS”[1]。
EMTP在计算线路参数时消去架空地线并将分裂导线合并成相导线,求得等值相导线参数和序参数[2]。
本文探讨了在利用EMTP计算线路参数时如何模拟具有特殊构造的架空地线,提出了以股线为单元的模拟方法,并在此基础上,提出了考虑交流电阻修正的、使用几何平均半径的实用方法。
本文的研究结果也可在计算线路参数时用于对具有特殊构造的相导线的模拟。
本文还探讨了架空地线接地方式对线路参数及对稳态和暂态计算结果的影响,分析了架空地线绝缘间隙在稳态和暂态时的状态,指出了架空地线分段接地时当作逐塔接地的可行性和必要性。
(a)铝包钢绞线 (b)OPGW图1避雷线的构造2 对架空地线构造的模拟2.1 EMTP考虑的架空地线构造EMTP在计算线路参数时用以下两种方法之一来模拟单根导线。
(1)当作管形导线,输入外径D、管壁厚与外径之比T/D及直流电阻。
计算中将自动计及趋表效应。
以下称此方法为常用法。
2(2)采用几何平均半径的概念,输入外径D、几何平均半径(或单位空间电抗)及交流电阻。
计算中将不考虑趋表效应,需要用户输入计及趋表效应的交流电阻值。
以下称此方法为几何平均半径法。
通常采用第一种方法来计算线路参数。
常用的钢芯铝绞线虽然有钢芯存在,但上一层正绞的铝线对钢芯的磁化在不同程度上被下一层反绞的铝线所抵消,因而可以不考虑钢芯的存在,当作空心导线看待。
而常用的钢绞线为实心导线,可看作空心导线的特例,即在输入数据中取T/D=0.5。
但是在超高压线路,特别在特高压线路,架空地线通常采用铝包钢绞线或者OPGW(图1)。
在这种情况下,至今采用的最多的办法是,算出铝和钢的截面积,然后用具有相同铝、钢截面积的钢芯铝绞线来代替(以下称此方法为简化法)。
这种方法缺乏理论依据,也不能考虑股线布置上的区别,而且因为没有参考的标准未判断过其误差的大小。
2.2 具有特殊构造的架空地线的模拟方法2.2.1 以股线为单元的模拟方法为了正确模拟具有特殊构造的架空地线,最好采用有限单元法,但这个方法难于在EMTP中实施。
为了能在EMTP中实施又具有一定的理论依据,作者提出了以股线为单元的模拟方法。
从图1可以看出,即使架空地线整体构造很复杂,但单根股线都具有规则的形状。
本方法将股线看作分裂导线的子导线,先用管形导线的方法来模拟每根股线,然后合并成一根导线。
为了验证新方法的有效性,分别使用常用法和新方法对单相铝合金绞线进行了计算,计算结果如表1所示。
铝合金绞线和钢绞线一样,是实心导线。
注1:铝合金绞线(AAAC/5005)的参数取自“Above 245kV Overhead Transmission Line”, USA EPRI注2:地面高度86m从表1可知,除了高频领域的电阻值外,新方法的线路参数计算结果和常用法是很一致的。
而常用法在高频领域的电阻值高于新方法是因为常用法高估了趋表效应的作用。
文献4指出,在高频范围内同样截面积的绞线比单根线的电阻低。
从这点说,新方法更接近实际情况。
2.2.2 实用的模拟方法以股线为单元的模拟方法虽然有很好的精度,但是要模拟每根股线,在要保留架空地线时(如计算雷过电压时)就会出现相数过多的问题,因此不是一种实用的方法。
但是可以将新方法作为参考的基准,去寻找实用的模拟方法(以下将新方法称作股线单元法)。
如2.1节所述,EMTP除了用管形导线来模拟导线外,还可以用几何平均半径来计算线路参数。
为了考察几何平均半径法的精度,分别使用股线单元法和几何平均半径法对铝包钢绞线进行了计算,结果如表2所示。
从表2可知,几何平均半径法和股线单元法计算结果的差异主要在线路电阻上。
由于几何平均半径法3输入的是60Hz 的导线交流电阻,因此该方法得到的线路电阻在频率不是太高时与股线单元法差别不大,但在频率很高时由于没有考虑趋表效应该方法得到的线路电阻比股线单元法低了许多。
表中100kHz 时的线路电阻相对误差较10kHz 时小,这是因为在本例中随着频率的增加大地返回电阻的增加快于导线电阻的增加的缘故。
注1:铝包钢绞线的参数取自新华金属制品有限公司企业标准,Q/XHA001-2001注2:地面高度86m (以下同)注3:60Hz 的交流电阻由文献3所列同类导线的交流电阻推算得出。
60Hz 的导线交流电阻为0.5932ohm/km 。
实际上,EMTP 的使用手册也指出了在不考虑趋表效应时应输入与频率相应的导线交流电阻。
因此可以10kHz 为界(在此频率以上为雷过电压和特快暂态过电压领域[6]),在此频率以下输入导线的工频交流电阻,在此频率以上输入与10kHz 对应的导线交流电阻,这个问题就可以得到解决。
表3表示几何平均半径法输入10kHz 的导线交流电阻时在高频领域和股线单元法计算结果的比较。
注1:10kHz 的导线交流电阻为1.2151ohm/km 。
2.2.3 几何平均半径和高频交流电阻的计算(1) 几何平均半径的计算[7]绞线的几何平均半径GMR 可按下式计算。
2)())((1,1,,221,2,12,11n n n n n n n R D D D R D D D R GMR -= (1)4式中,n 是股线根数,D ij 是股线i 和股线j 之间的距离,R i 是股线i 的几何平均半径。
当股线为实心圆截面时,其几何平均半径R用式(2)计算。
41-⋅=e r R (2)式中,r 是股线的半径。
当股线为空心圆截面时,其几何平均半径R用式(3)计算。
)(43ln)(ln 212222211222122412r r r r r r r r r r eR --+--= (3)式中,r 1是股线的内半径,r 2是股线的外半径。
(2) 高频交流电阻的计算设计手册一般只提供工频交流电阻。
这里以LBGJ-150铝包钢绞线为例,介绍借助股线单元法来推算高频交流电阻的方法。
第一步∶输入工频交流电阻,用几何平均半径法算出单相线路参数,其结果如表2的几何平均半径法一栏所示。
单相线路的电阻R为导线电阻R1和大地返回电阻R2之和。
用几何平均半径法时导线电阻就等于输入的交流电阻,在这个例里R1=0.5932ohm/km 。
因为几何平均半径法不考虑趋表效应,导线电阻不随频率而改变。
而10kHz 时的线路电阻可从表2同栏查得,R=4.9984ohm/km 。
从R减去R1就可以得到10kHz 时的大地返回电阻R2=4.4052ohm/km 。
第二步:用股线单元法算出单相线路参数,其结果如表2的股线单元法一栏所示。
从该栏可以查得10kHz 时线路电阻为R=5.6203ohm/km 。
因为股线单元法是考虑了趋表效应的,因此从这个电阻值减去第一步得到的大地返回电阻就可以得到考虑了趋表效应的10kHz 的导线交流电阻,即R1= 1.2151ohm/km 。
从以上计算过程可以看出,采用本方法时即使输入的交流电阻值有误差,也不会影响导线的高频(例如10kHz )交流电阻的计算结果。
2.2.4 简化法的误差检验为了检验简化法的误差,分别使用股线单元法和简化法对单根铝包钢绞线进行了计算,计算结果如表4所示。
从表4可知,简化法在低频领域是可行的,但在高频领域,线路电阻会有较大的误差,而且不像几何平均半径法可以调节输入的交流电阻值来缩小这个误差。
此外,简化法也无法考虑如图1中的光纤复合架5 空地线那样的股线不规则布置的影响。
3 对架空地线接地方式的模拟3.1 EMTP消去架空地线的方法EMTP考虑以下两种架空地线的接地方式。
(1)连续接地。
即架空地线是不绝缘的,在每基铁塔接地。
(2)分段接地。
为了降低能量损耗,用小间隙将架空地线绝缘,架空地线在每个耐张段只有一点接地(图2)。
图2 分段接地方式在连续接地时,按照[Vg]=0和[dVg/dx]=0的条件消去架空地线。
在分段接地时,按照[Vg]=0和[Ig]=0的条件消去架空地线(下标g表示架空地线)[2]。
EMTP规定了两根架空地线只能采用相同的接地方式。
但是,超高压线路和特高压线路通常一根架空地线用光纤复合架空地线(OPGW),采用连续接地方式,而另一根架空地线用良导体,采用分段接地方式。
此时面临如何模拟架空地线接地方式的问题。
另外,架空地线是通过小间隙绝缘的。
在稳态时,小间隙处于开路状态。
但暂态时,间隙通常会被击穿。
我们在计算线路参数时应该如何考虑间隙的状态。
3.2 架空地线接地方式对线路参数的影响为了计算两根架空地线采用不同接地方式时的线路参数,改写了ATP-EMTP程序的相关部分。
表5给出了一条1000kV双回线路(322km)的计算结果。
不同的线路得到的计算结果会不同,但表5所表征的现象是有普遍性的。
(1)两根连续接地时,架空地线中流过和相导线电流方向相反的电流,增加了能损,削弱了磁场,因此电阻变大,电感变小。
(2)上述现象对零序参数比对正序参数明显,因为在架空地线中的零序电流大于正序电流。
(3)一根连续接地、一根分段接地时,只有一根架空地线中流过电流,因此对于上述现象而言,它介于两根连续接地和两根分段接地之间。
(4)电容由导体的大小和位置决定,和架空地线的接地方式没有关系。